Pracownia Zakładu Fizyki Technicznej Politechniki Lubelskiej
Nazwisko i imię studenta Policha Krzysztof
|
Symbol grupy WT 3.2 |
||||||
Data wyk. Ćwiczenia
1996-12-10 |
Symbol ćwiczenia
12.1
|
Temat zadania Pomiar czułości i stałej lampy oscyloskopowej |
|||||
|
ZALICZENIE |
|
|
Ocena |
Data |
Podpis |
|
Celem ćwiczenia jest doświadczalne wyznaczenie czułości i stałej lampy oscyloskopowej
Część teoretyczna
Oscyloskop jest przyrządem służącym do obserwacji, rejestracji i pomiaru napięcia elektrycznego.
Budowa
A B C D E F G H I
J K
∼
- +
L M
Schemat lampy oscyloskopowej.
A-grzejnik katody
B- katoda
elektroda sterująca (cylinder Wehnelta)
elektroda przyśpieszenia wstępnego
elektroda ogniskująca
anoda
płyty odchylenia pionowego
płyty odchylenia poziomego
warstwa grafitowa
cienka warstwa aluminiowa
ekran
regulacja jasności plamki
regulacja ostrości plamki
Zasada działania
W skład wyrzutni elektronowej wchodzi katoda i elektroda sterująca (cylinder Wehnelta). Potencjał cylindra Wehnelta jest ujemny względem katody. Część elektronów emitowanych przez katodę ma energię dostatecznie dużą, aby przebyć hamującą różnice potencjałów i wydostać się przez otwór w cylindrze Wohnelta, Następnie, elektrony są przyśpieszane przez elektrodę przyśpieszenia wstępnego. Ilość elektronów w wiązce a więc i jasność plamki na ekranie lampy zależy od potencjału cylindra Wehnelta, jeśli potencjał elektrody przyśpieszenia wstępnego nie ulega zmianie. Wiązka elektronów po przejściu przez otwór w elektrodzie przyśpieszającej wchodzi w obszar układu ogniskującego. Soczewka składa się zwykle z trzech cylindrów mających różne potencjały. Pole elektryczne może powodować skupianie lub rozpraszanie strumienia elektronów. Aby na ekranie lampy można było obserwować przebieg danego zjawiska w czasie, niezbędna jest w oscyloskopie tzw. podstawa czasu-trzeba uzyskać ruch jednostajny plamki na ekranie lampy .
Schemat blokowy oscyloskopu.
LO
WY WX
Uy Ux
S GP
~ 220V ZA WZ
LO- lampa oscyloskopowa
WX, WY, WZ- wzmacniacze osi X,Y, Z
GP- generator podstawy czasu
synchronizacja
ZA- zasilanie
Uy, Ux- napięcia dołączane z zewnątrz
Cześć praktyczna
Czułość C lampy oscyloskopowej jest to stosunek wychylenia l plamki świetlnej od środka ekranu, do wartości przyłożonego napięcia U do płyt odchylających
Stała lampy S jest to odwrotność czułości
Czułość wyznacza się dołączając do płyt odchylających napięcie stałe lub zmienne. Jeśli dołączone jest napięcie zmienne to wielkość plamki l zależy od wartości maksymalnej napięcia U0 , czyli czułość wynosi :
Wartość napięcia zmiennego dołączonego do płyt odchylających mierzymy woltomierzem. Woltomierz mierzy napięcie skuteczne U0, czyli czułość lampy oscyloskopowej wynosi:
Stała lampy wyraża się więc wzorem:
Wykonanie ćwiczenia.
Schemat układu pomiarowego do wyznaczania czułości lampy oscyloskopowej.
V 220 V
AT
5.Opracowanie wyników
przy położeniu 1 (tabela.1)
Us[V] |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
l[m] |
0.016 |
0.024 |
0.032 |
0.04 |
0.05 |
0.058 |
0.068 |
0.074 |
C[m/V] |
0.00056 |
0.00056 |
0.00056 |
0.00056 |
0.00059 |
0.00058 |
0.0006 |
0.00058 |
S[V/m] |
1762.5 |
1762.5 |
1762.5 |
1762.5 |
1692 |
1714.8 |
1659 |
1714.8 |
Wykres 1
C1=0.00056 m/V S1=1762.5 V/m
C2=0.00056 m/V S2=1762.5 V/m.
C3=0.00056 m/V S3=1762.5 V/m.
C4=0.00056 m/V S4=1762.5 V/m.
C5=0.00059 m/V S5=1692 V/m.
C6=0.00058 m/V S6=1714.8 V/m.
C7=0.0006 m/V S7=1659 V/m.
C8=0.00058 m/V S8=1714.8 V/m.
m/V V/m
Przy położeniu 2 (tabela 2)
Us[V] |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
l [m] |
0.016 |
0.022 |
0.03 |
0.036 |
0.042 |
0.050 |
0.058 |
0.064 |
0.07 |
C[m/V] |
0.00056 |
0.00051 |
0.00053 |
0.00051 |
0.00049 |
0.0005 |
0.00051 |
0.0005 |
0.00049 |
S[V/m.] |
1762.5 |
1960.7 |
1886.8 |
1960.7 |
2040.8 |
2000 |
1960.7 |
2000 |
2040.8 |
Wykres 2
C1=0.00056 m/V S1=1762.5 V/m
C2=0.00051 m/V S2=1960.7 V/m
C3=0.00053 m/V S3=1886.8 V/m
C4=0.00051 m/V S4=1960.7 V/m
C5=0.00049 m/V S5=2040.8 V/m
C6=0.0005 m/V S6=2000 V/m
C7=0.00051 m/V S7=1960.7 V/m
C8=0.0005 m/V S8=2000 V/m
C8=0.00049 m/V S9=2040.8 V/m
m/V V/m
Przy położeniu 3 (tabela 3)
Us[V] |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
l[m.] |
0.012 |
0.016 |
0.022 |
0.026 |
0.032 |
0.036 |
0.04 |
0.046 |
0.052 |
C[m/V] |
0.00042 |
0.00035 |
0.00039 |
0.00036 |
0.00037 |
0.00036 |
0.00035 |
0.00036 |
0.00036 |
S[V/m.] |
2380.9 |
2857.1 |
2564.1 |
2777.7 |
2702 |
2777.7 |
2857.1 |
2777.7 |
2777.7 |
Wykres 3
C1=0.00042 m/V S1=2380.9V/m.
C2=0.00035 m/V S2=2857.1V/m
C3=0.00039 m/V S3=2564.1V/m
C4=0.00036 m/V S4=2777.7V/m
C5=0.00037 m/V S5=2702V/m
C6=0.00036 m/V S6=2777.7V/m
C7=0.00035 m/V S7=2857.1V/m
C8=0.00036 m/V S8=2777.7V/m
C9=0.00036 m/V S9=2777.7V/m.
m/V V/m.
6.Dyskusja błędów
Wyznaczanie błędu metodą różniczkowania funkcji
Δl=1mm=0.001m.
Dla tabeli 1
Błąd względny maksymalny σmax wynosi
procentowo
ΔC=0.0006 m/V * 0.18 = 0.0001m/V
m/V< C < 0.0007 m/V
Dla tabeli 2
Błąd względny maksymalny wynosi
procentowo
σmax%=0.222 * 100 = 22.2%
ΔC=0.00056 m/V* 0.222 =0.00012 m/V
0.00044m/V < C < 0.00068m/V
Dla tabeli 3
Błąd względny maksymalny wynosi
procentowo
σmax%=0.243 * 100 = 24.3%
ΔC=0.00042m/V * 0.243 = 0.0001m/V
0.00032m/V < C < 0.00052m/V
.